JP2009303084A - Receiving apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To accomplish a wireless circuit which consumes further low power and can be compact, and to accomplish a pulse receiving circuit which consumes further low power, particularly in millimeter wave bands. <P>SOLUTION: In order to accomplish a pulse receiving circuit of low power consumption, pulse communication that does not use any pulse as information is appropriate and further, the pulse receiving circuit is constituted of a nonlinear amplifier circuit for millimeter wave pulse detection and a limit amplifier circuit (restrictive amplifier circuit). When the nonlinear amplifier circuit is constituted of an NMOSFET, in particular, the circuit can be created through standard CMOS processes and it is not necessary to use any special process. A further compact pulse receiving circuit is made, therefore, without employing any complicated process. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、高周波信号を受信する技術に関する。特に、超高速で、低消費電力なパルス受信回路に関する。   The present invention relates to a technique for receiving a high-frequency signal. In particular, the present invention relates to a pulse receiving circuit that is ultrafast and has low power consumption.

近年、ハイビジョン放送が広く普及している。さらに、無線機器が家庭にも広まり、いわゆるワイアレスで、種々の信号を接続する仕組み・技術が家庭にも普及しつつある。   In recent years, high-definition broadcasting has become widespread. Furthermore, wireless devices have spread to homes, and so-called wireless mechanisms and technologies for connecting various signals are becoming popular in homes.

さて、このハイビジョン画像を圧縮せずに無線で通信するためには、1Gbpsを越える通信速度が必要となる。この通信速度を実現するために、我が国で特定小電力通信として割り当てられている60GHz帯の周波数を用いることが好適である。   Now, in order to communicate wirelessly without compressing this high-definition image, a communication speed exceeding 1 Gbps is required. In order to realize this communication speed, it is preferable to use a frequency in the 60 GHz band allocated as specific low power communication in Japan.

従来から、この周波数帯を利用した無線通信回路として、化合物半導体を用いた回路や、CMOSを用いた回路が知られている。   Conventionally, as a wireless communication circuit using this frequency band, a circuit using a compound semiconductor and a circuit using a CMOS are known.

しかしながら、これらの種類の回路は消費電力が大きく、無線通信システムとして用いるには、そのサイズが大きくなりすぎる傾向にあり、コストが増大しがちであった。   However, these types of circuits consume a large amount of power and tend to be too large for use as a wireless communication system, which tends to increase costs.


先行特許文献の例
例えば、下記特許文献1には、低消費電力で高感度のミリ波帯におけるIDカード送受信回路が示されている。特に、単一の検波・増幅変調回路で受信データの取り出しと送信データの増幅変調とを兼ねる構成を採用している。

Examples of Prior Patent Documents For example, Patent Document 1 below shows an ID card transmission / reception circuit in a millimeter wave band with low power consumption and high sensitivity. In particular, a single detection / amplification modulation circuit employs a configuration that combines reception data extraction and transmission data amplification modulation.

また、下記特許文献2には、低消費電力のミリ波帯の無線装置が示されている。特に、時分割複信制御を行うことを特徴とする。   Patent Document 2 listed below discloses a millimeter-wave wireless device with low power consumption. In particular, time division duplex control is performed.

また、下記特許文献3には、マイクロ波帯において、低消費電力な周波数逓倍器を実現することが記載されている。特に、マイクロ波入力信号を非線形変換して、基本波、2倍波、3倍波の抑制回路を設けることを特徴とする。   Patent Document 3 below describes that a frequency multiplier with low power consumption is realized in the microwave band. In particular, the present invention is characterized by providing a fundamental wave, a second harmonic wave, and a third harmonic wave suppression circuit by nonlinearly converting a microwave input signal.

また、下記非特許文献1−20には、従来のミリ波帯の受信機に関連する種々の技術が開示されている。   Non-Patent Documents 1-20 below disclose various techniques related to a conventional millimeter-wave band receiver.

特開平5−276099号公報JP-A-5-276099 特開平10−271032号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-271032 特開2001−274629号公報JP 2001-274629 A Mitomoto, et al., VLSI Circuits, pp.172-173, 2007Mitomoto, et al., VLSI Circuits, pp.172-173, 2007 Razavi, ISSCC, pp.188-189, 2007Razavi, ISSCC, pp.188-189, 2007 Narasimha, et al.,ISSCC, pp.42-43, 2007Narasimha, et al., ISSCC, pp.42-43, 2007 Le, et al., ISSCC, pp.474-540, 2004Le, et al., ISSCC, pp.474-540, 2004 Rockwell, et al., RFIC, pp. 171-174, 2007Rockwell, et al., RFIC, pp. 171-174, 2007 Sankaran, et al., IEEE EDL, pp. 492-494, 2005Sankaran, et al., IEEE EDL, pp. 492-494, 2005 Yeh, et al.,MTT-S, pp. 53-56, 2005Yeh, et al., MTT-S, pp. 53-56, 2005 Palermo, et al.,ISSCC, pp. 44-45, 2007Palermo, et al., ISSCC, pp. 44-45, 2007 Swoboda and Zimmermam, ISSCC, pp. 904-911, 2006Swoboda and Zimmermam, ISSCC, pp. 904-911, 2006 Chen and Gan, VLSI Circuits, pp. 120-121, 2006Chen and Gan, VLSI Circuits, pp. 120-121, 2006 Krishnapura, et al.,ISSCC, pp. 60-61, 2005Krishnapura, et al., ISSCC, pp. 60-61, 2005 Werker, et al.,ISSCC, pp. 172-173, 2004Werker, et al., ISSCC, pp. 172-173, 2004 Seidl, et al.,ISSCC, pp. 570-571, 2004Seidl, et al., ISSCC, pp. 570-571, 2004 Radovanovic et al., ISSCC, pp. 472-473, 2004Radovanovic et al., ISSCC, pp. 472-473, 2004 Afshar, Wang, and Niknejad, ISSCC 2008 (in press)Afshar, Wang, and Niknejad, ISSCC 2008 (in press) Scheir, et al.,ISSCC 2008 (in press)Scheir, et al., ISSCC 2008 (in press) Parsa and Razavi, ISSCC 2008 (in press)Parsa and Razavi, ISSCC 2008 (in press) IEEE 802.15 WPAN Millimeter Wave Alternative PHY Task Group 3c (TG3c), http://ieee802.org/15/pub/TG3c_contributions.htmlIEEE 802.15 WPAN Millimeter Wave Alternative PHY Task Group 3c (TG3c), http://ieee802.org/15/pub/TG3c_contributions.html K.Ohara, K.Murahashi, J.Masua, M.Ito, W.Domon and S.Yamazaki, "A 500MBPS 60GHZ-B and Transceover for IEEE 1394 Wireless Home Works, Proceedings of European Microwave Conference, pp.1-4, Oct, 2000.K.Ohara, K.Murahashi, J.Masua, M.Ito, W.Domon and S.Yamazaki, "A 500MBPS 60GHZ-B and Transceover for IEEE 1394 Wireless Home Works, Proceedings of European Microwave Conference, pp.1-4 , Oct, 2000. D.Pozer,"Microwave Engineering 3rd Ed.," John Wiley& Sons,Inc., pp. 620-624, 2005D.Pozer, "Microwave Engineering 3rd Ed.," John Wiley & Sons, Inc., pp. 620-624, 2005

ハイビジョンの画像を通信するインターフェースとしては、HDMI(High Difinition Multimedia Interface )が規格として制定され広く利用されている。このインターフェースを無線化できれば、ワイヤーの取り回し等が格段に楽になるため、望ましい。   As an interface for communicating high-definition images, HDMI (High Definition Multimedia Interface) has been established as a standard and is widely used. If this interface can be made wireless, it is desirable because the handling of the wire becomes much easier.

しかしながら、従来の無線回路は上述したような問題点(消費電力が大きく、小型化が困難)があるため、実用化された例は知られていない。   However, since the conventional radio circuit has the above-described problems (power consumption is large and it is difficult to reduce the size), no practical example is known.

本発明は、係る課題に鑑みなされたものであり、その目的は、より低消費電力で、小型化が可能な無線回路を実現することである。特に、より低消費電力なパルス受信回路を実現することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to realize a wireless circuit that can be reduced in size with lower power consumption. In particular, an object is to realize a pulse receiving circuit with lower power consumption.

このため、本願発明者は、極低消費電力である無線回路を実現し、上述したHDMIインターフェースの無線化を実現することを目的に鋭意研究を重ねた。その結果、以下に述べるような新規な回路構成によって、低消費電力な無線回路、60GHz帯で利用可能なパルス受信回路を実現したものである。   For this reason, the inventor of the present application has conducted extensive research for the purpose of realizing a wireless circuit with extremely low power consumption and realizing the above-described wireless communication of the HDMI interface. As a result, a wireless circuit with low power consumption and a pulse receiving circuit that can be used in the 60 GHz band are realized by a novel circuit configuration described below.

低消費電力の無線通信を実現するためには、位相を情報として用いないパルス通信が好適であると本願発明者は考えた。そして、ミリ波パルス検波用の非線形増幅回路と、リミット増幅回路(制限増幅回路)から、本発明のパルス受信回路を構成することを発明したのである。   The present inventor considered that pulse communication that does not use the phase as information is suitable for realizing low power consumption wireless communication. Then, the invented pulse receiving circuit of the present invention is composed of a nonlinear amplifier circuit for millimeter wave pulse detection and a limit amplifier circuit (limit amplifier circuit).

具体的には、以下のような手段を採用する。   Specifically, the following means are adopted.

(1)本発明は、上記課題を解決するために、受信信号を検波して原信号を出力する受信装置において、前記受信信号を非線形増幅する非線形増幅器と、前記非線形増幅器の出力信号を制限増幅する制限増幅器と、を含み、前記制限増幅器が、前記原信号を出力することを特徴とする受信装置である。 (1) In order to solve the above-described problems, the present invention provides a receiving apparatus that detects a received signal and outputs an original signal, a nonlinear amplifier that nonlinearly amplifies the received signal, and a limited amplification of the output signal of the nonlinear amplifier And a limiting amplifier that outputs the original signal.

(2)さらに、本発明は、上記課題を解決するために、受信信号を検波して原信号を出力する受信装置において、前記受信信号を非線形増幅する非線形増幅器と、前記非線形増幅器の出力信号から前記受信信号の搬送波の2倍の周波数成分を除去するフィルタ手段と、を含むことを特徴とする受信装置である。 (2) Furthermore, in order to solve the above-described problem, the present invention provides a receiving device that detects a received signal and outputs an original signal, and includes a nonlinear amplifier that nonlinearly amplifies the received signal, and an output signal of the nonlinear amplifier. And a filter means for removing a frequency component twice the carrier wave of the received signal.

(3)また、本発明は、上記(1)記載の受信装置において、前記非線形増幅器の出力信号から、前記受信信号の搬送波の2倍の周波数成分を除去するフィルタ手段、を含み、前記フィルタ手段の出力信号が、前記制限増幅器に供給されることを特徴とする受信装置である。 (3) Further, the present invention includes a filter unit that removes a frequency component twice the carrier wave of the received signal from the output signal of the nonlinear amplifier in the receiving apparatus according to (1), wherein the filter unit Output signal is supplied to the limiting amplifier.

(4)また、本発明は、上記(1)又は(3)のいずれかに記載の受信装置において、前記非線形増幅器は、トランジスタからなる増幅回路であって、非線形領域で増幅動作を行うようにバイアスが設定された増幅回路であることを特徴とする受信装置である。 (4) Further, according to the present invention, in the receiving device according to any one of (1) and (3), the nonlinear amplifier is an amplifier circuit composed of a transistor, and performs an amplification operation in a nonlinear region. The receiving device is an amplifier circuit in which a bias is set.

(5)また、本発明は、上記(4)に記載の受信装置において、前記非線形増幅器は、NMOSFETのソース接地増幅回路であることを特徴とする受信装置である。 (5) Further, the present invention is the receiving device according to the above (4), wherein the nonlinear amplifier is an NMOSFET common-source amplifier circuit.

(6)また、本発明は、上記(5)記載の受信装置において、前記非線形増幅器は、NMOSFETのゲートのバイアス電圧が、前記NMOSFETが線形領域で増幅を行う場合より低く設定され、前記NMOSFETの動作曲線の非線形部分で増幅を行うことを特徴とする受信装置である。 (6) Further, in the receiver according to the above (5), the nonlinear amplifier is configured such that the bias voltage of the gate of the NMOSFET is set lower than when the NMOSFET performs amplification in a linear region. A receiving apparatus that performs amplification in a non-linear portion of an operation curve.

(7)また、本発明は、上記(6)に記載の受信装置において、前記バイアス電圧は、前記動作曲線の曲率が最大となる点に設定されていることを特徴とする受信装置である。 (7) Further, the present invention is the receiving apparatus according to (6), wherein the bias voltage is set to a point where the curvature of the operation curve is maximized.

(8)また、本発明は、上記(6)に記載の受信装置において、前記バイアス電圧は、前記動作曲線の2次微分値が最大となる点に設定されていることを特徴とする受信装置である。 (8) In the receiver according to (6), the bias voltage is set to a point at which a second-order differential value of the operation curve is maximized. It is.

(9)また、本発明は、上記(1)、(3)〜(8)のいずれか1項に記載の受信装置において、前記制限増幅器の出力信号のDCオフセットをキャンセルする手段、を備えることを特徴とする受信装置である。 (9) Further, the present invention is the receiving device according to any one of (1), (3) to (8), and further includes means for canceling a DC offset of the output signal of the limiting amplifier. It is the receiver characterized by these.

(10)また、本発明は、上記(2)に記載の受信装置において、前記フィルタ手段の出力信号のDCオフセットをキャンセルする手段、を備えることを特徴とする受信装置である。 (10) Further, the present invention is the receiving apparatus according to the above (2), further comprising means for canceling a DC offset of the output signal of the filter means.

以上述べたように、本発明によれば、非線形増幅器で検波器を構成したので、より低消費電力の受信回路・受信装置を構成することができた。   As described above, according to the present invention, since the detector is configured with a nonlinear amplifier, a receiver circuit / receiver with lower power consumption can be configured.

特にNMOSFETを用いて非線形増幅器を構成すれば、消費電力の少ない回路として知られるCMOSプロセスを用いて容易に非線形増幅器を構成することができ、煩雑な製造工程を経ることなく、受信回路・受信装置を作成することができる。   In particular, if a non-linear amplifier is configured using NMOSFETs, a non-linear amplifier can be easily configured using a CMOS process known as a circuit with low power consumption. Can be created.

以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づき説明する。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the drawings.

実施の形態1 パルス受信回路の原理
従来技術
上述したように、我が国においては、60GHz帯は、1Gbpsを越えるビットレートの無線通信を行うのに適しているとして注目されている。
First Embodiment Principle of pulse receiving circuit
2. Description of the Related Art As described above, in Japan, the 60 GHz band is attracting attention as being suitable for wireless communication at a bit rate exceeding 1 Gbps.

この60GHz帯における受信機のフロントエンドとして、短チャネルのCMOSプロセスで構成した例が知られている(非特許文献1、非特許文献2)。   As a front end of a receiver in the 60 GHz band, an example constituted by a short channel CMOS process is known (Non-Patent Document 1, Non-Patent Document 2).

このような受信機の一般的な構成ブロック図が図1(a)に示されている。受信した信号は、ミキサ10において、局所発振器12が発信する局所発振周波数信号と混合される。その結果、受信信号は、中間周波数の信号に変換される。これらの回路は約数10mWの電力を消費する。   A general configuration block diagram of such a receiver is shown in FIG. The received signal is mixed with the local oscillation frequency signal transmitted from the local oscillator 12 in the mixer 10. As a result, the received signal is converted into an intermediate frequency signal. These circuits consume about several tens of mW of power.

図1(a)に示すように、この中間周波数の信号はADC14で、アナログ信号からディジタル信号に変換される。変換されたディジタル信号は、DMOD(デモジュレータ)16で所定の復号規則に基づき復号されて高速ディジタルデータに変換される。   As shown in FIG. 1A, this intermediate frequency signal is converted by the ADC 14 from an analog signal to a digital signal. The converted digital signal is decoded by a DMOD (demodulator) 16 based on a predetermined decoding rule and converted into high-speed digital data.

この図1(a)に示すように、高速のADC(Analog-to-Digital Converter)14や、高速のDMOD(Demodulator )16を用いれば消費電力は更に増大すると考えられる。   As shown in FIG. 1A, if a high-speed ADC (Analog-to-Digital Converter) 14 or a high-speed DMOD (Demodulator) 16 is used, the power consumption can be further increased.

本実施の形態1の具体的な構成
本実施の形態1では、局所発振器12や、ADC14、DMOD16を用いずに、低消費電力のパルス受信機をCMOSプロセスにより構成することを提案する。このようなパルス受信機のブロック構成図の一例が図1(b)に示されている。
Specific Configuration of the First Embodiment In the first embodiment, it is proposed to configure a low power consumption pulse receiver by a CMOS process without using the local oscillator 12, the ADC 14, and the DMOD 16. An example of a block diagram of such a pulse receiver is shown in FIG.

このパルス受信機においては、パルスの有無でデータを表す方式を採用している。例えば、パルス群が存在するときは「1」、パルス群が存在しないときは「0」を表すようにしてデータ通信を行うものである。   This pulse receiver employs a method of representing data by the presence or absence of a pulse. For example, data communication is performed so as to represent “1” when a pulse group exists and “0” when a pulse group does not exist.

図1(b)に示すように、本実施の形態で提案するパルス受信機では、局部発振器LO12や、ADC14等を用いずに、パルス受信回路を構成できるので、より低消費電力のパルス受信機を構成できる。図1(b)に示すように、本実施の形態では、局部発振器12や、ADC14の代わりに、検波器20と、LA(Limiting Amplifier)22と、を用いて、パルス受信機を構成している。尚、LAは、制限増幅器とも呼ばれる。   As shown in FIG. 1B, in the pulse receiver proposed in the present embodiment, a pulse receiving circuit can be configured without using the local oscillator LO12, the ADC 14, or the like. Can be configured. As shown in FIG. 1B, in this embodiment, a pulse receiver is configured using a detector 20 and an LA (Limiting Amplifier) 22 in place of the local oscillator 12 and the ADC 14. Yes. Note that LA is also called a limiting amplifier.

検波器とLAの詳細
この検波器20とLA(Limiting Amplifier)22と、を詳細に記述したパルス受信機30の詳細な構成図が図2(b)に示されている。
Details of the Detector and LA FIG. 2B shows a detailed configuration diagram of the pulse receiver 30 in which the detector 20 and the LA (Limiting Amplifier) 22 are described in detail.

なお、図2(a)には、光信号を検波する回路(従来技術)の例が示されている。光通信においては、一般に光の有無によって、データを表し、位相は見ない。光は、電波と同様の電磁波ではあるが、その波長が極めて短いので、位相等を見ることが困難であり、波の有無(振幅の有無)でデータの通信を行うことが一般的である。   FIG. 2 (a) shows an example of a circuit (prior art) for detecting an optical signal. In optical communication, data is generally represented by the presence or absence of light, and the phase is not seen. Although light is an electromagnetic wave similar to a radio wave, its wavelength is extremely short, so it is difficult to see the phase and the like, and data communication is generally performed with or without a wave (with or without amplitude).

本実施の形態で提案する手法も振幅のみでデータを表して送受信を行うものであり、上記光通信の「振幅」でデータを表す手法と、原理的には同様の手法によって、データの復元等を行えると、鋭意研究の結果、本願発明者らは考えたのである。   The method proposed in the present embodiment also performs transmission / reception by representing data only by amplitude. Data restoration, etc. is performed in principle by a method similar to the method of representing data by the “amplitude” of optical communication. As a result of earnest research, the inventors of the present application have considered.

その研究の結果、60GHz帯のいわゆるミリ波帯で利用可能なパルス受信機の構成を発明し、その構成ブロック図が、図2(b)に示されている。   As a result of the research, a configuration of a pulse receiver that can be used in a so-called millimeter wave band of 60 GHz band has been invented, and a block diagram of the configuration is shown in FIG.

図1(b)ではLNA(Low noise amplifier)を利用する例を示しているが、原理的には、この図2(b)に示すように、受信信号は、このLNAを経ずに、直接、検波器20と、LA22とからなるパルス受信機に入力している。   Although FIG. 1B shows an example using an LNA (Low Noise Amplifier), in principle, as shown in FIG. 2B, a received signal is directly transmitted without going through this LNA. Are input to a pulse receiver composed of a detector 20 and an LA 22.

検波器20は、図2(b)に示すようにNLAを用いて構成されている。このNLAは非線形アンプ(Nonlinear amplifier)であり、請求の範囲では、非線形増幅器と呼んでいる。本実施の形態において特徴的なことは、非線形増幅器を用いて検波を行っていることであり、特に、本実施の形態では後述するようにNMOSFETの動作曲線のうち、非線形領域を用いて増幅を行わせる例を採用している。   The detector 20 is configured using NLA as shown in FIG. This NLA is a non-linear amplifier and is called a non-linear amplifier in the claims. A characteristic of this embodiment is that detection is performed using a non-linear amplifier. In particular, in this embodiment, amplification is performed using a non-linear region in an NMOSFET operating curve as will be described later. The example to perform is adopted.

また、LA22は、5ステージの増幅器を縦続接続した構成を採用しており、出力信号をほぼ最大振幅で振らせるように構成した増幅回路である。この結果、出力信号は最大振幅で振れ、いわゆるベースバンド信号を形成する。   The LA 22 employs a configuration in which five-stage amplifiers are connected in cascade, and is an amplifier circuit configured to swing an output signal with a substantially maximum amplitude. As a result, the output signal swings at the maximum amplitude, forming a so-called baseband signal.

本実施の形態では、5ステージの例を示したが、「5」に限られず、ほぼ最大振幅で振らせることができればどのような構成の回路でもかまわない。   In the present embodiment, an example of five stages is shown, but the circuit is not limited to “5”, and any circuit may be used as long as it can be shaken with almost the maximum amplitude.

また、図2(b)に示されているように、パルス受信機30には、DCオフセットキャンセラ24や、バッファ26が備えられている。DCオフセットキャンセラ24は、受信信号に含まれるDCオフセットをキャンセルする回路であり、パルスの有無(振幅)でデータを表す本方式では、重要な役割を果たす。また、バッファ26は、外部にデータを出力するためのバッファ回路である。   Further, as shown in FIG. 2B, the pulse receiver 30 includes a DC offset canceller 24 and a buffer 26. The DC offset canceller 24 is a circuit that cancels the DC offset included in the received signal, and plays an important role in this method that represents data by the presence or absence (amplitude) of a pulse. The buffer 26 is a buffer circuit for outputting data to the outside.

ミリ波帯の検波
従来、60GHz帯のようなミリ波帯の電波の検波には、MIIMダイオード(Metal-Insulator-Insulator-Metal)(非特許文献5)や、ショットキーダイオード(非特許文献6)が用いられていた。
Millimeter wave detection Conventionally, for detection of millimeter wave radio waves such as the 60 GHz band, MIIM diodes (Metal-Insulator-Insulator-Metal) (Non-Patent Document 5) and Schottky diodes (Non-Patent Document 6) are used. Was used.

しかし、MIIMダイオードを構成するためには、特殊なCMOSプロセスが必要であり、受信機のコストの増大を招いてしまう恐れがある。MIIMダイオードはいわゆる化合物半導体を使用するものであり、標準的なCMOSプロセスにはそのままで利用することは困難である。低消費電力を実現するためには、代表的な低消費電力のプロセスであるCMOSプロセスをそのまま利用できることが望ましい。   However, in order to construct the MIIM diode, a special CMOS process is required, which may increase the cost of the receiver. The MIIM diode uses a so-called compound semiconductor and is difficult to use as it is in a standard CMOS process. In order to realize low power consumption, it is desirable that a CMOS process, which is a typical low power consumption process, can be used as it is.

また、ショットキーダイオードは、一般的な集積回路の半導体プロセスでは構成することが困難である。   In addition, it is difficult to configure a Schottky diode by a general integrated circuit semiconductor process.

2乗検波
このような問題を解決し、低消費電力の期待できる一般的なCMOSプロセスでパルス受信機を構成するために、本実施の形態では、NMOSFETを利用した。このNMOSFETのソース接地増幅回路における、入力ゲート電圧に対して、ドレイン電流が2乗となる関係(Square Law relationship )を利用して、2乗検波を行わせるのである。
Square detection In order to solve such a problem and configure a pulse receiver by a general CMOS process that can be expected to have low power consumption, an NMOSFET is used in the present embodiment. In this NMOSFET grounded source amplifier circuit, square detection is performed by utilizing a square law relationship with respect to the input gate voltage.

このような2乗検波を行うソース接地回路が、NLA20の好適な一例である。   A common source circuit that performs such square detection is a suitable example of the NLA 20.

このように構成したNLA20では、印加されるゲート電圧Vgは、
を最大化し、ミリ波のパルス群を効率よく検波できるように、適宜そのオフセット電圧が設定される。NLA20の出力信号は、ディジタル信号のいわゆるベースバンド信号が得られる。この様子が図3に示されている。
In the NLA 20 configured as described above, the applied gate voltage Vg is:
The offset voltage is appropriately set so that the millimeter wave pulse group can be detected efficiently. As the output signal of the NLA 20, a so-called baseband signal of a digital signal is obtained. This is shown in FIG.

図3においては、NMOSFETトランジスタをソース接地回路で用いる例が示されており、この回路例における、入力電圧Vin(横軸)と、出力電圧Vout(縦軸)のグラフが示されている。このグラフはいわゆる動作曲線(動作カーブ)を示したものである。   FIG. 3 shows an example in which an NMOSFET transistor is used in a source grounded circuit, and a graph of an input voltage Vin (horizontal axis) and an output voltage Vout (vertical axis) in this circuit example is shown. This graph shows a so-called operation curve (operation curve).

入力電圧Vin(横軸)と、出力電圧Vout(縦軸)との関係(グラフ)は、図3に示すように、比例関係にある領域と、出力電圧Voutが上限・下限に近づいて飽和している領域と、が存在する。   As shown in FIG. 3, the relationship (graph) between the input voltage Vin (horizontal axis) and the output voltage Vout (vertical axis) is saturated and the output voltage Vout approaches the upper and lower limits. And an area that exists.

本実施の形態において特徴的なことは、この線形(比例)の領域と、飽和する領域との境界付近に、いわゆる動作点を設定したことである。言い換えれば、飽和領域と、線形領域との境界で、最も曲率が大きくなる部分にゲート電位のオフセットを設定しているのである。   What is characteristic in the present embodiment is that a so-called operating point is set near the boundary between the linear (proportional) region and the saturated region. In other words, an offset of the gate potential is set at a portion where the curvature is greatest at the boundary between the saturated region and the linear region.

この結果、実質的にいわゆる2乗検波をおこなうことができ、出力電圧Vout(縦軸)に所定のキャパシタを設けることによって、ディジタル信号のいわゆるベースバンド信号を直接得ることができるのである。この様子が図3中に模式的に示されている。   As a result, so-called square detection can be performed substantially, and a so-called baseband signal of a digital signal can be obtained directly by providing a predetermined capacitor on the output voltage Vout (vertical axis). This situation is schematically shown in FIG.

このように、動作カーブの曲率の大きな部分に動作点を設定することによって、容易にNLA(非線形アンプ(Nonlinear amplifier)22を構成することができる。   In this way, by setting the operating point at a portion where the curvature of the operating curve is large, an NLA (Nonlinear Amplifier) 22 can be easily configured.

特に、CMOSプロセスのNMOSFETを利用することができるので、低消費電力が期待できる一般的なCMOSプロセスを利用しつつ、ミリ波帯の電波を受信することが可能となる。その結果、より低消費電力のパルス受信回路を得ることができる。また、回路の構成も簡易になるため、より小型の受信回路を提供することが可能となる。   In particular, since an NMOSFET of a CMOS process can be used, it is possible to receive millimeter wave radio waves while using a general CMOS process that can be expected to have low power consumption. As a result, a pulse receiving circuit with lower power consumption can be obtained. In addition, since the circuit configuration is simplified, a smaller receiving circuit can be provided.

なお、曲率の大きな点をいわゆるバイアス点として設定する例を示した。しかし、実際は、動作曲線の2次微分の値を求めて、その値が最大となる点をバイアス点として設定することも実際に受信装置を構築する際には便利である場合が多い。この点は、言い換えれば、2次の非線形性が最大になる点であり、曲率の大きな点と原理的に同一の点である。   In addition, the example which sets the point with a large curvature as what is called a bias point was shown. However, in practice, it is often convenient to actually obtain the value of the second derivative of the operating curve and set the point where the value is the maximum as the bias point when actually constructing the receiving apparatus. In other words, this is the point where the second-order nonlinearity is maximized, and is the same in principle as the point having a large curvature.

図3においては、一般的な線形増幅を行う場合に比べてゲートバイアス電圧を下げて、動作曲線の裾の部分に動作点を移動させて非線形性を出しているが、もちろん、ゲートバイアス電圧を上げても、線形増幅領域からずらして非線形増幅の領域に動作点を移動させることが理論的には可能である。しかし、ゲートバイアス電圧を上げたのでは、ドレイン電流が増し、消費電力が増大してしまい、低消費電力の受信装置を構築するという本発明の趣旨に反することになる。したがて、実際には、ゲートバイアス電圧を下げて、動作点をずらして、動作点を非線形領域におくことが好適である。   In FIG. 3, the gate bias voltage is lowered as compared with the case of performing general linear amplification, and the operating point is moved to the bottom of the operation curve to generate nonlinearity. Even if it is increased, it is theoretically possible to shift the operating point from the linear amplification region to the nonlinear amplification region. However, if the gate bias voltage is increased, the drain current increases and the power consumption increases, which is contrary to the gist of the present invention to construct a low power consumption receiver. Therefore, in practice, it is preferable to lower the gate bias voltage, shift the operating point, and place the operating point in the non-linear region.

さて、図3に示すように、非線形領域で2乗検波を行えば、原信号であるディジタル信号のベースバンド信号と、搬送波の2倍の周波数成分と、DC成分(に近いベースバンド信号)が出力に表れるので、フィルタ等で2倍の周波数成分を除去すれば、所望のベースバンド信号が得られる。このフィルタ等は、個別にキャパシタ等を用いることももちろん好適であるが、次段のFETのゲートの入力キャパシタを利用することも好適である。次段としては、後述する制限増幅器(LA)等が挙げられる。本願発明者らは次段の入力キャパシタを利用するようなパルス受信回路を構成・作成し、その性能を測定し、良好な結果を得た。具体的な結果については次の実施例や実施の形態2で説明する。   Now, as shown in FIG. 3, if square detection is performed in the non-linear region, the baseband signal of the digital signal that is the original signal, the frequency component twice the carrier wave, and the DC component (close baseband signal) are obtained. Since it appears in the output, a desired baseband signal can be obtained by removing twice the frequency component with a filter or the like. Of course, it is preferable to use a capacitor or the like for this filter, but it is also preferable to use an input capacitor at the gate of the next stage FET. Examples of the next stage include a limiting amplifier (LA) described later. The inventors of the present application constructed and created a pulse receiving circuit that uses the input capacitor in the next stage, measured its performance, and obtained good results. Specific results will be described in the following examples and the second embodiment.

本願発明者は、90nmルールの一般的なCMOSプロセスを用いて上述のような原理によるパルス受信回路を構成した。その顕微鏡写真が図4に示されている。   The inventor of the present application configured a pulse receiving circuit based on the above-described principle by using a general CMOS process of the 90 nm rule. The photomicrograph is shown in FIG.

構成したパルス受信回路に、60GHzの連続信号(constant-wave)を所定の信号で変調して(スイッチングして)入力した。上述したように、本実施の形態では、パルス群の有無(振幅)でデータを表しているので、変調は、所定のデータに基づきスイッチングする(ON/OFFする)という動作となる。   A 60 GHz continuous signal (constant-wave) was modulated with a predetermined signal (switched) and input to the configured pulse receiving circuit. As described above, in the present embodiment, since data is represented by the presence / absence (amplitude) of the pulse group, the modulation is an operation of switching (ON / OFF) based on predetermined data.

このスイッチングにより得られる60GHzのパルス列をNLA20に入力し得られる出力から、60GHzの基本波及び120GHzの第2高調波をフィルタリングによって除去すれば、ディジタルのベースバンド信号が得られる。このフィルタリングは、図3の説明図では、出力端であるドレインにキャパシタが接続されると説明し、このキャパシタが上記フィルタリングの動作を実行する。   A digital baseband signal can be obtained by removing the 60 GHz fundamental wave and the 120 GHz second harmonic by filtering from the output obtained by inputting the pulse train of 60 GHz obtained by this switching to the NLA 20. In the explanatory diagram of FIG. 3, this filtering is described as a capacitor connected to the drain which is the output terminal, and this capacitor performs the filtering operation.

なお、図4の実施例では、NLA20のドレイン端にさらに後続の増幅段が設けられており、この増幅段の入力キャパシタが、上記フィルタの動作(フィルタリング)を実行してベースバンド信号を得ている。   In the embodiment of FIG. 4, a subsequent amplification stage is further provided at the drain end of the NLA 20, and the input capacitor of this amplification stage performs the operation (filtering) of the filter to obtain a baseband signal. Yes.

本実施例では、パルス群をパルス受信回路に入力する前にミリ波電力計で電力を測っている。また、この60GHzのパルス群と、復調されたディジタルデータと、が図5のグラフに示されている。この図5においては、ディジタルデータは、2Gbpsのビットレートである。   In this embodiment, the power is measured with a millimeter wave wattmeter before the pulse group is input to the pulse receiving circuit. The 60 GHz pulse group and demodulated digital data are shown in the graph of FIG. In FIG. 5, the digital data has a bit rate of 2 Gbps.

この図5において、60GHzのパルス群は、図2、図3、図4のVinに印加されるパルス群である。また、受信回路の出力信号は、図2、図3、図4のVM端子から得られる信号であるが、回路の都合上、反転出力となっている。そして、この出力信号を「1」「0」のバイナリーデータで表現したものをグラフに重畳して表示している。   In FIG. 5, the 60 GHz pulse group is a pulse group applied to Vin in FIGS. 2, 3, and 4. The output signal of the receiving circuit is a signal obtained from the VM terminal of FIGS. 2, 3, and 4, but is an inverted output for the convenience of the circuit. The output signal expressed as binary data “1” and “0” is displayed superimposed on the graph.

さらに、本実施例では、231−1ビットの擬似乱数データに対していわゆるアイダイヤグラムとビットエラーレートとを求めた。アイダイヤグラムは、図6に示されている。図6(a)は、1Gbpsの場合のアイダイヤグラムであり、図6(b)は、2Gbpsの場合のダイヤグラムである。いずれの場合も「目」が綺麗に開口しており、出力信号はpeak−to−peakで313mVであることが観察された。 Furthermore, in the present embodiment, a so-called eye diagram and a bit error rate are obtained for 2 31 −1 bit pseudorandom data. The eye diagram is shown in FIG. 6A is an eye diagram in the case of 1 Gbps, and FIG. 6B is a diagram in the case of 2 Gbps. In each case, the “eyes” were clearly opened and the output signal was observed to be 313 mV peak-to-peak.

また、平均パルス電力とエラービットレートとの関係を計測した。その結果が図7のグラフに示されている。このグラフでは1Gbpsと、2Gbpsと、の例が示されている。このグラフの縦軸はビットエラーレート(BER)であり、横軸は平均パルス電力(60GHz)(dBm)である。このグラフ中、2乗検波を用いた場合の理論上のBERのカーブ(グラフ中の曲線)と、実際の計測された値と、は極めてよく合致しているのが理解されよう。なお、1Gbpsの計測値は、図7中●で示され、2Gbpsの計測値は、図7中■で示されている。   In addition, the relationship between the average pulse power and the error bit rate was measured. The result is shown in the graph of FIG. In this graph, examples of 1 Gbps and 2 Gbps are shown. The vertical axis of this graph is the bit error rate (BER), and the horizontal axis is the average pulse power (60 GHz) (dBm). In this graph, it will be understood that the theoretical BER curve (curve in the graph) when square detection is used and the actual measured value agree very well. Note that the measured value of 1 Gbps is indicated by ● in FIG. 7, and the measured value of 2 Gbps is indicated by ■ in FIG.

本実施の形態において採用している2乗検波方式によれば、パルス受信回路のBERは入力パワーが増大するにつれてより急激に低下している。特に、リニア検波と比較して、そのような傾向にある。   According to the square detection method employed in the present embodiment, the BER of the pulse receiving circuit decreases more rapidly as the input power increases. This is particularly the case with linear detection.

なお、NLA20の出力信号のSN比は、2乗検波のため、LNA20の入力信号の2倍になっているので、60GHzのLNA20の雑音指数に対する要求は緩和されていることに留意されたい。   It should be noted that the signal-to-noise ratio of the output signal of the NLA 20 is twice that of the input signal of the LNA 20 due to the square detection, so that the request for the noise figure of the LNA 20 of 60 GHz is relaxed.

消費電力の検討
本実施例における総消費電力は、バッファ26の消費電力も含めて19.2mWであった。他の光受信機との性能の比較を行うために、性能指標(figure of merit:FOM)を、G・DR/PDCと定義する。ここで、Gは電力ゲインであり、DRはデータレートであり、PDCは消費電力である。このGとDRとの積を、PDCに対して、プロットしたグラフが図8に示されている。ここで、FOMは、グラフの傾きで表される。このグラフに示されているように、本実施例のパルス受信機のFOMは、他の光受信機よりも良い結果が得られた。図8において、□が、本実施例のパルス受信機の値を示し、他の■が、これまでに報告されている各種の光受信機の値を表す。図8中において、[3][4][6][7][8][9][10][11][12]等は、それぞれ非特許文献3〜12等を表す。
Examination of power consumption The total power consumption in this example including the power consumption of the buffer 26 was 19.2 mW. In order to compare the performance with other optical receivers, a performance index (fOM) is defined as G · DR / PDC. Here, G is a power gain, DR is a data rate, and PDC is power consumption. FIG. 8 shows a graph in which the product of G and DR is plotted against PDC. Here, FOM is represented by the slope of the graph. As shown in this graph, the FOM of the pulse receiver of the present example gave better results than other optical receivers. In FIG. 8, □ indicates the value of the pulse receiver of this embodiment, and the other ■ indicates the values of various optical receivers reported so far. In FIG. 8, [3] [4] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] and the like represent Non-Patent Documents 3 to 12, respectively.

また、本実施例のパルス受信回路を、現在までに報告されている種々の受信回路と比較した結果が図9に示されている。図9には、本実施例のパルス受信回路と、近年発表された種々の改良された受信回路との比較の表が示されている。ここでは、改良された例として、非特許文献1、非特許文献2、非特許文献15、非特許文献16、非特許文献17と、に記載された回路を取り上げて、本実施例で説明したパルス受信回路と比較する。この表では、それぞれの消費電力と、(改良されていない)従来の回路(図1(a))と比較して省略した機能ブロックと、が示されている。このように、本実施例のパルス受信回路は、現在までに報告されている種々の改良された受信回路と比べて、消費電力が大幅に削減されており、わずか19.2mWの消費電力で、最終的な「0」「1」のディジタルデータが得られている。   FIG. 9 shows the result of comparing the pulse receiving circuit of this embodiment with various receiving circuits reported so far. FIG. 9 shows a comparison table between the pulse receiving circuit of this embodiment and various improved receiving circuits announced in recent years. Here, as an improved example, the circuits described in Non-Patent Literature 1, Non-Patent Literature 2, Non-Patent Literature 15, Non-Patent Literature 16, and Non-Patent Literature 17 are taken up and described in this embodiment. Compare with pulse receiver. In this table, the respective power consumption and functional blocks omitted in comparison with the conventional circuit (not improved) (FIG. 1A) are shown. As described above, the pulse receiving circuit of the present embodiment has significantly reduced power consumption as compared with various improved receiving circuits reported so far, and the power consumption is only 19.2 mW. Final digital data “0” and “1” are obtained.

まとめ
以上述べたように、本実施の形態1では、低消費電力のパルス受信機を説明した。このパルス受信機は、60GHz帯の電波帯に対して、1Gbpsを越える通信をおこなうことができる。特に、本実施の形態で説明したパルス受信機は、NMOSFETを用いた非線形増幅器を利用することを提案した。このNMOSFETは、CMOSプロセス中に含まれるNMOSFETを利用することができるので、消費電力の小さなCMOSプロセスを用いて受信機を構成することができ、より低消費電力を実現できたものである。
Summary As described above, the first embodiment has described the low power consumption pulse receiver. This pulse receiver can perform communication exceeding 1 Gbps with respect to a radio wave band of 60 GHz band. In particular, it has been proposed that the pulse receiver described in the present embodiment uses a nonlinear amplifier using an NMOSFET. Since this NMOSFET can use the NMOSFET included in the CMOS process, a receiver can be configured using a CMOS process with low power consumption, and lower power consumption can be realized.

特に、上記実施例では、90nmCMOSプロセスを用いてパルス受信機を実際に作成し、その性能を計測し、低消費電力であることを確認した。例えば、2Gbpsのデータレートにおいて、消費電力が19.2mWであることを確認した。この数値は、これまでに報告されている各種の光受信機より小さいものである。   In particular, in the above embodiment, a pulse receiver was actually created using a 90 nm CMOS process, its performance was measured, and it was confirmed that the power consumption was low. For example, it was confirmed that the power consumption was 19.2 mW at a data rate of 2 Gbps. This value is smaller than the various optical receivers reported so far.

本実施の形態で説明したパルス受信機は、60GHz帯において、1Gbpsを越えるデータレートの無線通信を、より低消費電力で行える新たな可能性を示唆する極めて重要な意味を有する。   The pulse receiver described in this embodiment has a very important meaning that suggests a new possibility of performing wireless communication at a data rate exceeding 1 Gbps with lower power consumption in the 60 GHz band.

実施の形態2 NLAの動作についての詳細な検討
この実施の形態2では、上述したNLA20についてより詳細に検討した結果を説明する。
Second Embodiment Detailed Examination of NLA Operation In this second embodiment, the results of a more detailed examination of the above-described NLA 20 will be described.

上述したように、本実施の形態1では、ソース接地のNMOSFET回路を用いて、その回路のゲート電圧とドレイン電流との間の2乗検波となるような関係を利用して検波を行う例を説明した。すなわち、この結果、非線形増幅器(NLA)をCMOSプロセスを用いて(その中のNMOSFETを利用して)構成することができる。   As described above, in the first embodiment, detection is performed using a source-grounded NMOSFET circuit and using a relationship that results in square detection between the gate voltage and the drain current of the circuit. explained. That is, as a result, the non-linear amplifier (NLA) can be configured using the CMOS process (using the NMOSFET therein).

以下、このNLAについて、詳細に説明する。   Hereinafter, this NLA will be described in detail.

60GHz帯
上述したように、60GHz帯は、近距離の1Gbpsを越える高速データ通信を行う帯域として注目されている(非特許文献18)。そして、本特許では、低消費電力で通信を行えることが、上述した実施の形態1で示し、その回路図は上述した図1(a)で示したとおりである。また、2Gbpsのデータを、60GHz帯用のCMOSプロセスで構成したパルス受信機で受信した場合の入出力信号の様子は既に図5で示した通りである。
60 GHz band As described above, the 60 GHz band has attracted attention as a band for performing high-speed data communication exceeding 1 Gbps in a short distance (Non-patent Document 18). In this patent, it is shown in Embodiment 1 that communication can be performed with low power consumption, and the circuit diagram is as shown in FIG. The state of input / output signals when 2 Gbps data is received by a pulse receiver configured by a CMOS process for the 60 GHz band is as shown in FIG.

ON−OFF変調(OOK)や、振幅変調(ASK)等で変調された60GHzの信号は、アンテナで受信された後、LNA(図1(b))で増幅された後、検波器20が入力した信号の包絡線(エンベロープ:envelope)の検波を行う。LA(Limiting Amplifier)
22は、検波した信号をディジタル信号に変換(整形)し、後段のCMOS回路を駆動する(図1(b)参照)。なお、LNA自体は省略することもあり、図2では、受信した信号は、直接検波器20(NLA20)に供給されている。
A 60 GHz signal modulated by ON-OFF modulation (OOK), amplitude modulation (ASK), or the like is received by an antenna, amplified by an LNA (FIG. 1B), and then input by the detector 20. The envelope (envelope) of the detected signal is detected. LA (Limiting Amplifier)
22 converts (shapes) the detected signal into a digital signal, and drives the subsequent CMOS circuit (see FIG. 1B). The LNA itself may be omitted. In FIG. 2, the received signal is directly supplied to the detector 20 (NLA 20).

検波器(NLA)
これまで説明してきたパルス受信回路において、最も重要な機能ブロックの一つが、検波器20(NLA20)である。
Detector (NLA)
In the pulse reception circuit described so far, one of the most important functional blocks is the detector 20 (NLA 20).

図3には、これまでに世の中において提案されてきた種々の検波器の回路例が示されている。   FIG. 3 shows circuit examples of various detectors that have been proposed in the world.

図10(a)には、シングルエンドのMESFET50を用いた回路例が示されている。このMESFETを用いた回路例は、ミリ波の検波において、従来から広く用いられてきた回路である(非特許文献19)。しかしながら、この回路は、CMOS回路で構成するディジタル回路による受信回路と共通のシリコン基板上で統合して構成することは困難である。すなわち、CMOSプロセスとは別のプロセスが必要となり、又、1チップで構成することができず、製造工程の煩雑さを招いてしまう。このような事情によって、MESFETを用いた完全な受信回路は、広い面積が必要であった。   FIG. 10A shows a circuit example using a single-ended MESFET 50. The circuit example using the MESFET is a circuit that has been widely used in millimeter wave detection (Non-Patent Document 19). However, it is difficult to integrate this circuit on a common silicon substrate with a receiving circuit that is a digital circuit composed of a CMOS circuit. That is, a process different from the CMOS process is required, and it cannot be configured with one chip, resulting in a complicated manufacturing process. Under such circumstances, a complete receiving circuit using MESFET needs a large area.

最近、このMESFETを用いた回路の代わりに、ダイオードを用いた検波回路が用いられてきている。このダイオード60を用いた検波回路が、図10(b)に示されている。   Recently, a detection circuit using a diode has been used instead of the circuit using this MESFET. A detection circuit using this diode 60 is shown in FIG.

図10(b)に示されているように、ダイオード60の回路を挟んで、DC成分をブロックするためのキャパシタ62a、62bが備えられており、ローパスフィルタ64を通過することによって、包絡線検波をおこなうことができる。このような技術は、例えば、非特許文献20に記載されている。   As shown in FIG. 10B, capacitors 62 a and 62 b for blocking the DC component are provided across the circuit of the diode 60, and envelope detection is performed by passing through the low-pass filter 64. Can be done. Such a technique is described in Non-Patent Document 20, for example.

最近、汎用的なCMOSプロセスを基本として用いながら、MIIM(Metal - Insulator - Insulator - Metal)ダイオード(非特許文献5)と、ショットキーダイオードとを、シリコン基板上に形成し(非特許文献6)、60GHz帯の信号を検波することが提案されている。MIIMダイオードは、特殊なプロセスを用いて形成されるが、その一方、ショットキーダイオードは一般的なデザインルール下では利用できないプロセスで形成される。   Recently, a MIIM (Metal-Insulator-Insulator-Metal) diode (Non-Patent Document 5) and a Schottky diode are formed on a silicon substrate while using a general-purpose CMOS process as a basis (Non-Patent Document 6). It has been proposed to detect signals in the 60 GHz band. MIIM diodes are formed using a special process, while Schottky diodes are formed by a process that is not available under general design rules.

そこで、この問題を解決するために、NMOSFETのゲート電圧とドレイン電流との間に2乗検波の関係があることを利用して、NMOSFETのソース接地の増幅回路を検波回路として利用することを、本願発明者が発明した。これについては、上述の実施の形態1で既に説明したとおりである。この回路図が図10(c)に示されている。   Therefore, in order to solve this problem, the fact that there is a square detection relationship between the gate voltage and the drain current of the NMOSFET, and the use of the NMOSFET source grounded amplifier circuit as a detection circuit, Invented by the present inventor. This is as already described in the first embodiment. This circuit diagram is shown in FIG.

本実施の形態2では、このソース接地回路で構成した非線形増幅器(NLA)をミリ波の検波器として用いた場合の可能性について論述する。   In the second embodiment, the possibility of using a non-linear amplifier (NLA) composed of this common-source circuit as a millimeter wave detector will be discussed.

非線形増幅器としての動作原理
本実施の形態2で提案するNLA(非線形増幅器)の回路図は、通常のソース接地回路とほぼ同様であり、図10(c)に示されている。ソース接地回路においては、非線形性は、多くの場合、望ましい性質ではない。従って、一般的な用途においてはソース接地回路の増幅器は、その増幅特性が線形性を呈するように(ゲート)バイアスが設定されている。この様子が図11(a)に示されている。
Principle of Operation as Nonlinear Amplifier The circuit diagram of the NLA (nonlinear amplifier) proposed in the second embodiment is almost the same as that of a normal source grounding circuit and is shown in FIG. In common source circuits, nonlinearity is often not a desirable property. Therefore, in a general application, a (gate) bias is set in an amplifier of a common source circuit so that the amplification characteristic exhibits linearity. This is shown in FIG. 11 (a).

大きな非線形性を実現するためには、図11(b)に示すように、ゲートバイアス電圧Vbiasバイアスを下げて、動作点が非線形領域にかかるように構成する必要がある。このようなバイアス状態で、パルスの包絡線を検波する。 In order to realize a large non-linearity, it is necessary to lower the gate bias voltage Vbias bias so that the operating point is in the non-linear region as shown in FIG. In such a bias state, the envelope of the pulse is detected.

この非線形のために、図11(b)に示すように、ドレイン電流のDC的なシフトが生じて、ディジタルデータのベースバンド信号の復元が可能となるのである(2乗検波)。   Because of this non-linearity, as shown in FIG. 11B, a DC-like shift of the drain current occurs, and the baseband signal of the digital data can be restored (square detection).

このドレイン電流のシフト量は、小信号に対する増幅率の式中の2次の微分項として表される。小信号入力電圧と出力電流との関係式は、ソース接地増幅回路の場合、以下の式で表される。   The shift amount of the drain current is expressed as a second-order differential term in the amplification factor expression for a small signal. In the case of a common source amplifier, the relational expression between the small signal input voltage and the output current is expressed by the following expression.

ここで、iはドレイン電流であり、g
は、相互コンダクタンス
である。また、gm2
は、ゲート電圧に対するドレイン電流の2次微分
として定義される。
Where i D is the drain current and g m
Transconductance
It is. G m2
Is the second derivative of the drain current with respect to the gate voltage
Is defined as

入力信号を
という式で表される振幅A、角周波数ωのsin信号であるとすると、ドレイン電流idは、3個の項から構成される。それら3個の項とは、ベースバンド信号、基本周波数信号、2次高調波信号、の3項である。具体的には、以下の式のように表される。
Input signal
Assuming that the sine signal has an amplitude A and an angular frequency ω 0 expressed by the following equation, the drain current id is composed of three terms. The three terms are a baseband signal, a fundamental frequency signal, and a second harmonic signal. Specifically, it is expressed as the following equation.

これらの中で、特に、ベースバンド項が、NLA(非線形増幅器)の検波特性を表す。この特性は、相互コンダクタンスgm2と、入力信号の振幅の大きさAの2乗と、の積に関係している。 Among these, in particular, the baseband term represents the detection characteristic of an NLA (nonlinear amplifier). This characteristic is related to the product of the mutual conductance g m2 and the square of the amplitude A of the input signal.

つまり、出力キャパシタンスの存在によって、60GHzの基本周波数の高調波成分や、120GHzの2倍高調波成分項等はフィルタリングで除去されるのである。したがって、ベースバンド信号であるドレイン電流のシフトΔiだけが、NLA20の出力信号に表れるのである。結果として、
が得られる。
That is, due to the presence of the output capacitance, the harmonic component of the fundamental frequency of 60 GHz, the double harmonic component term of 120 GHz, and the like are removed by filtering. Therefore, only the shift Δi D of the drain current that is the baseband signal appears in the output signal of the NLA 20. as a result,
Is obtained.

出力のベースバンド信号電圧Voutは、ドレイン電流シフトΔiはと、出力インピーダンスRとの積であるので、以下の式で表される。 Baseband signal voltage V out of the output, the drain current shift .DELTA.i D dove, because it is the product of the output impedance R D, is expressed by the following equation.

計測結果と検討
NMOSFETの非線形の特性をより良く知るために、実際に90nmルールの一般的なCMOSプロセスで、NLA(非線形増幅器)を設計し、作成した。作成したNLAのコアサイズは、8μm×30μmである。作成したNLAについて、その性能を測定した。
Measurement results and study In order to better understand the non-linear characteristics of the NMOSFET, an NLA (non-linear amplifier) was actually designed and created by a general CMOS process of the 90 nm rule. The core size of the produced NLA is 8 μm × 30 μm. The performance of the prepared NLA was measured.

測定に際して、まず、DCから80GHzのSPST(単極単投)のCMOSスイッチを進行波の技術で作成し、パルス送信機を作成した(非特許文献7)。この送信機を用いて、所定のパターンで変調(ON/OFF)した60GHzの信号を作成し、パルス受信機に供給した。   In the measurement, first, a SPST (single pole single throw) CMOS switch of 80 GHz from DC was created by a traveling wave technique, and a pulse transmitter was created (Non-patent Document 7). Using this transmitter, a 60 GHz signal modulated (ON / OFF) with a predetermined pattern was created and supplied to the pulse receiver.

測定の様子の全体図が図12に示されている。60GHzの連続波(constant wave)信号を、CMOSスイッチ70に入力し、パターンジェネレータ72が出力するパターンで変調する(ON/OFFする)ことによって、入力パルス列を作成した。60GHzのパワー分配器74を用いて、入力信号の観察をすると共に、入力信号をパルス受信回路に供給する。なお、入力信号の観察は、ディジタルオシロスコープ等を備えた入力モニター装置76を用いて行った。ディジタルオシロスコープ等を用いることによって、過渡的な出力信号の応答の様子も観察することができる。また、出力信号は、同様にディジタルオシロスコープ等を備えた出力モニター装置82を用いて観察する。図12では、入力モニター装置76と、出力モニター装置82とは別体に構成したが、1個の計測システムを両方のモニター装置として利用することも好適である。   An overall view of the measurement is shown in FIG. A 60 GHz continuous wave signal was input to the CMOS switch 70 and modulated (ON / OFF) with a pattern output by the pattern generator 72 to create an input pulse train. The 60 GHz power distributor 74 is used to observe the input signal and supply the input signal to the pulse receiving circuit. The input signal was observed using an input monitor device 76 equipped with a digital oscilloscope or the like. By using a digital oscilloscope or the like, it is possible to observe the transient response of the output signal. Similarly, the output signal is observed using an output monitor device 82 equipped with a digital oscilloscope or the like. In FIG. 12, the input monitor device 76 and the output monitor device 82 are configured separately, but it is also preferable to use one measurement system as both monitor devices.

入力及び出力におけるバイアスは、チップ外のバイアスT回路78a、78bを用いて行った。したがって、DC特性は、ミリ波信号の存在している状態で計測される。   Bias at the input and output was performed using bias T circuits 78a and 78b outside the chip. Therefore, the DC characteristic is measured in the presence of the millimeter wave signal.

静的特性の計測
まず、NLA80の静的特性を計測した。静的特性の測定は2個のステップで行われる。
Measurement of static characteristics First, the static characteristics of NLA80 were measured. The measurement of static characteristics is done in two steps.

まず、60GHzの信号源は、最初OFFされ(図13(a))、この状態でドレイン電流ID0が計測される。次に、60GHzの信号源がONされ(図13(b))、この60GHzの信号が存在する下で再びドレイン電流Iが計測される。ここで、入力信号は、60GHzの連続波(constant wave)信号であることに留意されたい。 First, the 60 GHz signal source is initially turned off (FIG. 13A), and the drain current ID0 is measured in this state. Next, the 60 GHz signal source is turned on (FIG. 13B), and the drain current ID is measured again in the presence of the 60 GHz signal. Note that the input signal is a 60 GHz constant wave signal.

さて、ドレイン電流のシフト量ΔI(この値は、静的な性能を表す)は、上述したドレイン電流Iから、ドレイン電流ID0を減算すれば得られる。実際に計測されたドレイン電流のシフト量ΔIをプロットし、破線で表したグラフが図14に示されている。このグラフにおいて入力パワーは−19.2dBmである。 The drain current shift amount ΔI D (this value represents static performance) can be obtained by subtracting the drain current I D0 from the drain current ID described above. Actually plotting the shift amount [Delta] I D of measured drain current, graph showing by broken lines shown in FIG. 14. In this graph, the input power is -19.2 dBm.

上記「数7」の(3)式を用いて、ΔIをシミュレーションして算出し、図14に示された破線(計測値)と重ねて、このシミュレーション値を「実線」で表示した。このシミュレーションにおいて、gmは、製造工場提供のデバイスモデルを使用した。そして、入力信号の振幅Aは、フィッティングによって得た。 With (3) of the "Number 7", calculated by simulating the [Delta] I D, superimposed with dashed lines shown in FIG. 14 (measured value), displaying the simulation value in the "solid line". In this simulation, gm 2 used a device model provided by a manufacturing factory. The amplitude A of the input signal was obtained by fitting.

最大応答は、NMOSFETの反転増幅エリア中の中間程度の部分(中央部分)で観察された。これは、実測値でもシミュレーション値でも同様であった(図14参照)。   The maximum response was observed in the middle portion (center portion) in the inverting amplification area of the NMOSFET. This was the same for both actual measurement values and simulation values (see FIG. 14).

動的特性の計測
次に、NLA80の60GHzのパルス応答を計測した。この計測に際しては、60GHzの連続波信号を、パターンジェネレータが生成した所定のパターンの信号に基づいて変調した信号を使用した。
Measurement of dynamic characteristics Next, the 60 GHz pulse response of NLA80 was measured. In this measurement, a signal obtained by modulating a continuous wave signal of 60 GHz based on a predetermined pattern signal generated by the pattern generator was used.

この計測の様子は図15に示されている。この図に示すように、入力60GHzパルス列と、出力のディジタルベースバンド信号とは、入力モニター装置76、出力モニター装置82でそれぞれ同時に観察されている。観察結果の一例が図16に示されている。図16(a)入力信号のいわゆるオシロスコープ画面の様子が示されている。縦のスケール(電圧)は、20mV/divであり、横のスケール(時間)は、0.5μs/divである。この図16(a)に示すように、入力信号は、1μs幅のパルスと、1μsの無信号部分とが交互に表れ、2μsの周期のパルス列を構成している。このパルス列のピークtoピークの電圧は、およそ90mVであった(図16(a)参照)。   The state of this measurement is shown in FIG. As shown in this figure, the input 60 GHz pulse train and the output digital baseband signal are simultaneously observed by the input monitor device 76 and the output monitor device 82, respectively. An example of the observation result is shown in FIG. FIG. 16A shows a so-called oscilloscope screen of the input signal. The vertical scale (voltage) is 20 mV / div, and the horizontal scale (time) is 0.5 μs / div. As shown in FIG. 16A, in the input signal, pulses of 1 μs width and no-signal portions of 1 μs appear alternately to form a pulse train having a period of 2 μs. The peak-to-peak voltage of this pulse train was approximately 90 mV (see FIG. 16A).

一方、図16(b)に示すように、出力信号は、デューティ比がおよそ50%の2μsの周期の矩形波であり、ディジタル信号のいわゆるベースバンド信号が観察される。なお、この図16(b)において、縦のスケール(電圧)は、5mV/divであり、横のスケール(時間)は、0.5μs/divである。この出力信号(ベースバンド信号)のピークtoピークの電圧は、およそ12.8mVであった(図16(b)参照)。   On the other hand, as shown in FIG. 16B, the output signal is a rectangular wave having a period of 2 μs with a duty ratio of about 50%, and a so-called baseband signal of a digital signal is observed. In FIG. 16B, the vertical scale (voltage) is 5 mV / div, and the horizontal scale (time) is 0.5 μs / div. The peak-to-peak voltage of this output signal (baseband signal) was approximately 12.8 mV (see FIG. 16B).

さて、ゲートバイアス電圧は、NLA80が最大電流応答を示すような領域で動作するように、選択される。このようにしてゲートバイアス電圧を選択した後、入力されたRFパワーに対する最終的な出力電圧の大きさを計測した。この結果が、図17に示されている。この図17のグラフにおいて、横軸は、60GHz入力RFパワーの値(μW)であり、縦軸は、図15における最終的な出力電圧(mV)である。   Now, the gate bias voltage is selected so that the NLA 80 operates in a region that exhibits a maximum current response. After selecting the gate bias voltage in this way, the magnitude of the final output voltage with respect to the input RF power was measured. The result is shown in FIG. In the graph of FIG. 17, the horizontal axis represents the value of 60 GHz input RF power (μW), and the vertical axis represents the final output voltage (mV) in FIG.

この図17に示されているように、出力電圧は、供給される60GHzピークパルスパワーに対して比例しており、60GHzピークパルスパワーの増大に対して直線的に出力電圧も増大している。   As shown in FIG. 17, the output voltage is proportional to the supplied 60 GHz peak pulse power, and the output voltage increases linearly with an increase in 60 GHz peak pulse power.

電圧応答は、入力されたミリ波のピークパルスパワーに対する出力電圧の比として定義される。本実施例においては、この電圧応答は、1110mV/mWと計測された。この値を、CMOSプロセスで形成されたMIIMダイオード(非特許文献20)や、MESFET(非特許文献19)と比較した。その結果が、図18に示されている。図18には、これらの値を比較する表が示されている。   The voltage response is defined as the ratio of the output voltage to the input millimeter wave peak pulse power. In this example, this voltage response was measured as 1110 mV / mW. This value was compared with MIIM diodes (Non-patent Document 20) and MESFETs (Non-patent Document 19) formed by a CMOS process. The result is shown in FIG. FIG. 18 shows a table for comparing these values.

本実施の形態で提案するNLA80の60GHz帯における電圧応答は、上述したMIIMダイオード(非特許文献20)やMESFET(非特許文献19)の検波応答と比較して、20%から39%程度、高くなっていることが判明した(図18参照)。   The voltage response in the 60 GHz band of the NLA 80 proposed in the present embodiment is about 20% to 39% higher than the detection response of the above-described MIIM diode (Non-Patent Document 20) or MESFET (Non-Patent Document 19). (See FIG. 18).

最適なゲートバイアスの検討を行うために、ゲートバイアスの関数としての電流応答及び電圧応答を計測し、比較した。この際の入力ピークパルスパワーは−19.2mWである。計測・比較の結果が、図19に示されている。図19において、横軸はゲートバイアス電圧VGSである。縦軸は、電圧応答(mV/mW)、電流応答(mA/mW)を表す。図19において、■でプロットした点は、電圧応答であり、▲でプロットした点は、電流応答である。この図に示すように、最大電圧応答を示すゲートバイアス電圧は、最大電流等々を示すゲートバイアス電圧より少し低い。その理由は、NMOSFETの飽和領域における出力インピーダンスは、ゲートバイアス電圧が下がると、増大するからである。最大の電圧応答を得るためには、ゲートバイアス電圧は、gm2が最大となるバイアス点より少し低い電圧とすることが好適であることが判明した。   To investigate the optimal gate bias, current and voltage responses as a function of gate bias were measured and compared. At this time, the input peak pulse power is -19.2 mW. The measurement / comparison results are shown in FIG. In FIG. 19, the horizontal axis represents the gate bias voltage VGS. The vertical axis represents voltage response (mV / mW) and current response (mA / mW). In FIG. 19, the points plotted with ▪ are voltage responses, and the points plotted with ▲ are current responses. As shown in this figure, the gate bias voltage indicating the maximum voltage response is slightly lower than the gate bias voltage indicating the maximum current and the like. This is because the output impedance in the saturation region of the NMOSFET increases as the gate bias voltage decreases. In order to obtain the maximum voltage response, it has been found that the gate bias voltage is preferably a little lower than the bias point at which gm2 is maximum.

まとめ
以上述べたように、NMOSFETで構成したNLA(非線形増幅器:Non-linear Amplifier)を、60GHz帯のミリ波の帯域に使用することを提案し、その検波特性について説明を行った。
Summary As described above, it has been proposed to use an NLA (Non-linear Amplifier) composed of an NMOSFET in a millimeter wave band of 60 GHz band, and the detection characteristics thereof have been described.

本願発明者らは、標準的な90nmCMOSプロセスを用いて、8μm×30μmのコアサイズで、消費電力が840μWとなるようにNLAを設計・製造した。   The inventors of the present application designed and manufactured an NLA using a standard 90 nm CMOS process with a core size of 8 μm × 30 μm and a power consumption of 840 μW.

さて、提案したNLAにおいては、上述したように、60GHz帯において、1110mV/mWの電圧応答を示した。この値は、従来提案されてきたMIIMダイオードやMESFETの検波回路に比べて、それぞれ20%、39%高い値である。   As described above, the proposed NLA showed a voltage response of 1110 mV / mW in the 60 GHz band. These values are 20% and 39% higher than the conventionally proposed MIIM diode and MESFET detection circuits, respectively.

このように、本特許で説明したNLAは、以下のような条件を満たす有望なデバイスである。すなわち、
・1Gbpsを越えるデータレートの通信を行える。
Thus, the NLA described in this patent is a promising device that satisfies the following conditions. That is,
-Communication at a data rate exceeding 1 Gbps can be performed.

・安価である。
・CMOSプロセスと完全に適合しうる。
・コンパクトな60GHz帯の受信システムを構築できる。
変形例その他
このように、本実施の形態では、非線形増幅器を用いて検波を行うパルス受信機を説明した。そして、非線形増幅器をNMOSFETを用いて構成する例を示したが、他の素子を用いて非線形増幅器を構成することももちろん好ましい。例えば、他の種類のトランジスタでもかまわない。
・ Inexpensive.
Can be perfectly compatible with CMOS process.
・ Compact 60GHz band reception system can be constructed.
Other Modifications As described above, in this embodiment, a pulse receiver that performs detection using a nonlinear amplifier has been described. Although an example in which the nonlinear amplifier is configured using NMOSFETs has been shown, it is of course preferable to configure the nonlinear amplifier using other elements. For example, other types of transistors may be used.

特に、NMOSFETを用いる場合は、CMOSプロセスによる製造工程にそのまま適用することが出来るので、製造工程が複雑なものとならずに安価にパルス受信装置を構成することができる。特にCMOSプロセスは、代表的な低消費電力のCMOS回路を構成するプロセスであり、より一層低消費電力のパルス受信装置を構築することができる。   In particular, when an NMOSFET is used, it can be applied to a manufacturing process using a CMOS process as it is, so that the manufacturing process is not complicated and a pulse receiving apparatus can be configured at a low cost. In particular, the CMOS process is a process for constructing a typical low-power-consumption CMOS circuit, and an even lower-power-consumption pulse receiver can be constructed.

受信回路と受信装置
以上述べたように、本実施の形態では、新しい構成のパルス受信回路を説明し提案した。そして、この回路構成を含むパルス受信装置もこの発明の技術的範囲に当然含まれるものである。
As described above, the present embodiment describes and proposes a pulse receiving circuit having a new configuration. A pulse receiving device including this circuit configuration is naturally included in the technical scope of the present invention.

そのため、請求の範囲では、受信回路と受信装置との双方を「受信装置」と総称して表すことにしている。すなわち、請求の範囲における「受信装置」は、本特許で説明した受信回路と、その受信回路を備えた受信装置全体の双方を表す用語である。   Therefore, in the claims, both the receiving circuit and the receiving device are collectively referred to as “receiving device”. That is, the “reception device” in the claims is a term representing both the reception circuit described in this patent and the entire reception device including the reception circuit.

従来の受信機の一般的な構成図、及び、本実施の形態で提案する受信機の構成図である。It is the general block diagram of the conventional receiver, and the block diagram of the receiver proposed by this Embodiment. 従来の光信号を検波する回路の例と、検波器とLA(Limiting Amplifier)とを詳細に記述したパルス受信機の詳細な構成図である。It is the detailed block diagram of the pulse receiver which described the example of the circuit which detects the conventional optical signal, and the detector and LA (Limiting Amplifier) in detail. NLAの出力信号がディジタル信号のいわゆるベースバンド信号となる様子を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows a mode that the output signal of NLA turns into what is called a baseband signal of a digital signal. 90nmルールの一般的なCMOSプロセスを用いて本発明の原理によるパルス受信回路を構成した場合の顕微鏡写真である。It is a microscope picture at the time of comprising the pulse receiving circuit by the principle of this invention using the general CMOS process of a 90 nm rule. 入力信号である60GHzのパルス群と、復調されたディジタルデータと、を表すグラフである。It is a graph showing the pulse group of 60 GHz which is an input signal, and the demodulated digital data. 31−1ビットの擬似乱数データに対して求めたアイダイヤグラムであって、1Gbpsの場合(a)と、2Gbpsの場合(b)とを示すダイヤグラムである。It is the eye diagram calculated | required with respect to 2 31 -1 bit pseudorandom data, Comprising: It is a diagram which shows the case (a) of 1 Gbps, and the case (b) of 2 Gbps. 平均パルス電力とエラービットレートとの関係を表すグラフである。It is a graph showing the relationship between average pulse power and error bit rate. パルス受信回路の性能指標(figure of merit:FOM)を示すグラフである。It is a graph which shows the performance parameter | index (figure of merit: FOM) of a pulse receiving circuit. 本実施例のパルス受信回路と、近年発表された種々の改良された受信回路とを比較した表である。It is the table | surface which compared the pulse receiving circuit of a present Example with the various improved receiving circuits announced in recent years. 従来の、シングルエンドのMESFET50を用いたミリ波の検波回路である。This is a conventional millimeter wave detection circuit using a single-ended MESFET 50. ゲートバイアスの設定によって、ソース接地回路の増幅特性が線形性ではなく、非線形性を呈するようになることを説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining that the amplification characteristic of a common source circuit will show nonlinearity instead of linearity by the setting of a gate bias. 作成したNLA(非線形増幅器)の性能を測定するための測定回路図である。It is a measurement circuit diagram for measuring the performance of the created NLA (nonlinear amplifier). 作成したNLA(非線形増幅器)の静的特性を測定するために、スイッチをON、OFFする様子を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows a mode that a switch is turned ON and OFF in order to measure the static characteristic of the produced NLA (nonlinear amplifier). 測定したドレイン電流のシフト量ΔIをプロットし、破線で表したグラフである。Plot the shift amount [Delta] I D of the measured drain current is a graph showing in broken lines. NLAの60GHzのパルス応答(動的特性)を計測するために、60GHzの連続波信号を、パターンジェネレータが生成した所定のパターンの信号に基づいて変調した信号をパルス受信回路に印加して、計測する様子を示す説明図である。In order to measure the pulse response (dynamic characteristics) of NLA 60 GHz, a signal obtained by modulating a 60 GHz continuous wave signal based on a signal of a predetermined pattern generated by the pattern generator is applied to the pulse receiving circuit and measured. It is explanatory drawing which shows a mode to do. NLAの動的特性の計測結果を表すオシロスコープの画面を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the screen of the oscilloscope showing the measurement result of the dynamic characteristic of NLA. 入力されたRFパワーに対する最終的な出力電圧の大きさを計測した結果を表すグラフである。It is a graph showing the result of having measured the magnitude | size of the final output voltage with respect to the input RF power. 本実施の形態で作成したパルス受信回路の電圧応答を、CMOSプロセスで形成されたMIIMダイオード(非特許文献20)や、MESFET(非特許文献19)の回路と比較した結果を表す表である。It is a table | surface showing the result of having compared the voltage response of the pulse receiving circuit created in this Embodiment with the circuit of the MIIM diode (nonpatent literature 20) formed by the CMOS process, and MESFET (nonpatent literature 19). ゲートバイアスの関数としての電流応答及び電圧応答を計測した結果を表すグラフである。It is a graph showing the result of having measured the current response and voltage response as a function of gate bias.

符号の説明Explanation of symbols

10 ミキサ
12 局所発信器
14 ADC
16 DMOD
20 検波器(NLA)
22 LA(制限増幅器)
24 DCオフセットキャンセラ
26 バッファ
30 パルス受信機
60 ダイオード
62a、62b キャパシタ
64 ローパスフィルタ
70 CMOSスイッチ
72 パターンジェネレータ
74 パワー分配器
76 入力モニター装置
80 NLA
82 出力モニター装置
10 Mixer 12 Local transmitter 14 ADC
16 DMOD
20 Detector (NLA)
22 LA (Limiting Amplifier)
24 DC offset canceller 26 Buffer 30 Pulse receiver 60 Diode 62a, 62b Capacitor 64 Low pass filter 70 CMOS switch 72 Pattern generator 74 Power distributor 76 Input monitor device 80 NLA
82 Output monitor device

Claims (10)

受信信号を検波して原信号を出力する受信装置において、
前記受信信号を非線形増幅する非線形増幅器と、
前記非線形増幅器の出力信号を制限増幅する制限増幅器と、
を含み、前記制限増幅器が、前記原信号を出力することを特徴とする受信装置。
In the receiving device that detects the received signal and outputs the original signal,
A nonlinear amplifier for nonlinearly amplifying the received signal;
A limiting amplifier for limiting and amplifying the output signal of the nonlinear amplifier;
And the limiting amplifier outputs the original signal.
受信信号を検波して原信号を出力する受信装置において、
前記受信信号を非線形増幅する非線形増幅器と、
前記非線形増幅器の出力信号から前記受信信号の搬送波の2倍の周波数成分を除去するフィルタ手段と、
を含むことを特徴とする受信装置。
In the receiving device that detects the received signal and outputs the original signal,
A nonlinear amplifier for nonlinearly amplifying the received signal;
Filter means for removing a frequency component twice the carrier wave of the received signal from the output signal of the nonlinear amplifier;
A receiving apparatus comprising:
請求項1記載の受信装置において、
前記非線形増幅器の出力信号から、前記受信信号の搬送波の2倍の周波数成分を除去するフィルタ手段、
を含み、前記フィルタ手段の出力信号が、前記制限増幅器に供給されることを特徴とする受信装置。
The receiving device according to claim 1,
Filter means for removing a frequency component twice the carrier wave of the received signal from the output signal of the nonlinear amplifier;
And the output signal of the filter means is supplied to the limiting amplifier.
請求項1又は3のいずれかに記載の受信装置において、
前記非線形増幅器は、トランジスタからなる増幅回路であって、非線形領域で増幅動作を行うようにバイアスが設定された増幅回路であることを特徴とする受信装置。
In the receiving device according to claim 1 or 3,
The non-linear amplifier is an amplifying circuit composed of transistors, and is an amplifying circuit in which a bias is set so as to perform an amplifying operation in a non-linear region.
請求項4に記載の受信装置において、
前記非線形増幅器は、NMOSFETのソース接地増幅回路であることを特徴とする受信装置。
The receiving device according to claim 4,
The non-linear amplifier is an NMOSFET common-source amplifier circuit.
請求項5に記載の受信装置において、
前記非線形増幅器は、NMOSFETのゲートのバイアス電圧が、前記NMOSFETが線形領域で増幅を行う場合より低く設定され、前記NMOSFETの動作曲線の非線形部分で増幅を行うことを特徴とする受信装置。
The receiving device according to claim 5,
In the non-linear amplifier, the bias voltage of the gate of the NMOSFET is set lower than when the NMOSFET performs amplification in a linear region, and amplification is performed in the non-linear portion of the operation curve of the NMOSFET.
請求項6に記載の受信装置において、
前記バイアス電圧は、前記動作曲線の曲率が最大となる点に設定されていることを特徴とする受信装置。
The receiving device according to claim 6,
The receiving apparatus according to claim 1, wherein the bias voltage is set at a point where the curvature of the operation curve becomes maximum.
請求項6に記載の受信装置において、
前記バイアス電圧は、前記動作曲線の2次微分値が最大となる点に設定されていることを特徴とする受信装置。
The receiving device according to claim 6,
The receiving apparatus according to claim 1, wherein the bias voltage is set to a point at which a second-order differential value of the operation curve is maximized.
請求項1、3〜8のいずれか1項に記載の受信装置において、
前記制限増幅器の出力信号のDCオフセットをキャンセルする手段、
を備えることを特徴とする受信装置。
In the receiving device according to any one of claims 1 and 3 to 8,
Means for canceling the DC offset of the output signal of the limiting amplifier;
A receiving apparatus comprising:
請求項2に記載の受信装置において、
前記フィルタ手段の出力信号のDCオフセットをキャンセルする手段、
を備えることを特徴とする受信装置。
The receiving device according to claim 2,
Means for canceling the DC offset of the output signal of the filter means;
A receiving apparatus comprising:
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